【基金故事】2015年，中国发表的SCI论文中，62.1%的得到了它的资助；近年来，国家自然科学奖授奖成果，全部得到过它的支持。它，就是已有30年历史的国家自然科学基金。在陕科大，有这么一批科研工作者，他们迎难而上、披荆斩棘，坚持奋斗在科研第一线，在2016年的国家自然科学基金上终有斩获。我们开辟【基金故事】栏目，听他们讲述科研项目与创新、自然基金准备与申请背后的故事。
2016年青年基金项目：上浆剂与碳纤维和树脂间竞争反应及其对界面结构与粘结性能的影响机制研究 (No. 51603169)
项目介绍
纤维/树脂界面是决定复合材料优异性能能否充分发挥的关键因素，然而由于界面复杂的作用机制和纳米级尺寸，已有的界面性能预测模型缺乏纳米和分子尺度上的实验数据支持，如何通过调控界面形成过程中各组分的相互作用来改变界面区组成和结构，进而实现复合材料界面性能的优化是亟待解决的一个难题。基于此，本项目拟通过模拟复合材料的固化过程，研究上浆剂与基体和纤维间化学反应的竞争机制，阐明该机制对界面结构、组成及分布的影响规律，明确界面结构与复合材料界面粘结性能的关联关系，以期实现碳纤维/树脂界面调控，发展界面性能预测模型。
项目研究特色与创新点
本项目立足于阐释碳纤维/树脂界面形成过程组分间化学反应的竞争协同机制，注重深层次机理的挖掘，该机制的揭示反过来可指导复合材料界面的分子级设计，体现了研究思路的创新性。此外，本项目通过表征方法的优化可获得纳米级界面化学特征和结构的定量信息，体现了研究方法的创新。
项目研究发展前沿和应用前景
波音787(图1a)对于航空运营商来说最大价值在于比同类飞机的飞行过程节能20%的燃油，总废弃排放量减少20%，降噪60%以上，这优良的运营指标最主要归因于其革命性的采用50%重量比的复合材料(包括机身、机翼、机翼及其他主结构)，空客A350计划复合材料用量也达到53%。汽车(图1b)，在设计时需考虑零部件的耐冲击性、耐腐蚀性，同时还需考虑空气阻力最小的外形和美观性，碳纤维复合材料因其轻质高强、可设计、结构应用效率高、耐腐蚀等优势受到极大青睐。除此以外，碳纤维复合材料还广泛应用于能源、医疗器械、电子电器、体育用品等领域(图1c-1f)。
碳纤维树脂基复合材料由碳纤维(增强体)和有机高分子材料(基体)经过特殊成型工艺复合而成，在此过程中，碳纤维/基体界面产生，起传递载荷作用，类似于桥梁，将互无关系的两者相联系，形成具有新性能的新整体，其重要性不言而喻。基于此，本项目深入探究碳纤维/树脂界面形成过程中组分相互作用机理，研究界面本构关系，进而分析界面结构对界面性能的影响，建立宏微观关联关系，为实现界面调控，优化界面性能预测模型，推动新型复合材料的设计和开发(图2)提供理论依据。
图1 碳纤维复合材料的应用：(a) 波音787, (b) 奔驰全碳纤维复合材料汽车, (c) 自行车, (d) 轮椅, (e)笔记本电脑, (f) 小提琴
图2 波音787用树脂基复合材料结构件的多尺度设计(纳观-微观-介观-宏观) [图片引自Journal of Materials Science, 2008, 43(20): 6747-6757]
项目负责人研究方向
武清，2016年6月进入澳门今晚上开什么特马，目前在材料科学与工程学院材料化学系从事教学工作，在结构与功能复合材料团队从事科研工作。主要研究方向：(1) 先进树脂基复合材料制备工艺、界面作用机制、改性与机理研究、新型增强体等；(2) 纳米功能复合材料的制备与性能研究；(3) 可溶解/降解高分子材料，绿色环保复合材料。
国家自然基金申报认识
竹子是一节一节长起来的，功夫是一天一天练出来的，基金则是一点一点积累出来的，感谢国家自然科学基金，给予我一次学习、成长、锻炼的机会。
(1) 多看。看最新颁布的《基金指南》，了解“申请须知”、“限项申请规定”及专业领域内优先资助方向，结合前期研究基础，尽量紧扣指南选题，同时可避免犯低级错误；看申请书提纲，明确每部分设立的目的及相互间的关系；看国内外相关领域的研究进展，总结并加以提炼；看已中的优秀标书，是否与自己领域相关并不重要，好的东西都有共同的特点，不好的各有各的特点；看小木虫、科学网等前辈的经验，站在巨人的肩膀上更事半功倍。经过一段长时间的学习积累，在撰写申请书前，我对国家自然科学基金的规定、国内外研究动态、基金的写法等都有较清楚的认识，为后续流畅连贯地撰写申请书打下了基础。
(2) 多想。多想，想什么呢？想一个不太大的科学问题，想这个科学问题是否符合“新、深、实、严”的原则。“新”，是否具有创新性；“深”，是否有深度；“实”，是否能实现；“严”，是否是严谨的。这个阶段我认为是基金申请书撰写过程中最困难的，就好比俄罗斯套娃，拨开云雾见明月，最终凝练出一个到位的科学问题。
(3) 多写。有了想法后，下一步是要把自己的想法清晰、准确地表达出来，我的基金申请书前前后后写了很多遍，每一次写对自己都有新的提升，写的过程中会逐字逐句的雕琢，用朴实的文字说清复杂的问题，同时注意抑扬顿挫，像讲故事一样娓娓道来，让人回味。
（核稿：崔楠 编辑：杜杨 学生编辑：康松磊 美编：韩越）
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